[发明专利]用于修复碳纤维热塑性复合材料模制缺陷的加热元件

说明书

提供修复模制聚合物复合材料结构中的制造缺陷的方法。聚合物补片可以可选地设置在有缺陷的模制聚合物复合材料结构的第一波形表面上的缺陷上。限定与第一波形表面的至少一部分互补的第二波形表面的加热元件被施加在聚合物补片上。加热元件包括含有织物和热固性聚合物的导电层。聚合物补片用加热元件加热，其中加热元件在第二波形表面上具有基本一致的温度，使得聚合物补片填充缺陷。还提供了制造定制加热元件的方法以及定制加热元件。

背景技术

该部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

本公开涉及用于修复复合材料的模制缺陷的定制加热元件、模制缺陷的修复方法以及定制加热元件的形成方法。

作为非限制性示例，聚合物复合材料被广泛用于交通工具中，例如汽车、摩托车、船只、拖拉机、客车、野营挂车、房车和坦克。作为非限制性示例，增强复合材料特别适合用于汽车或其它交通工具(例如摩托车、船只)的部件中，但也可用于其他各种行业和应用，包括航空航天部件、工业设备和机械、农用设备和重型机械。例如，增强复合材料可用于形成具有波形或复杂三维形状的汽车结构部件。非限制性示例包括结构板、车身底板、门板、内部地板、地板底盘(例如货车的)、车顶、外表面、气罐保护罩以及存储区域，包括手套箱、控制箱、行李箱、行李箱地板、卡车床等。

当聚合物复合材料，包括树脂或聚合物和至少一种增强材料(例如碳或玻璃纤维)，被模制以形成具有三维复杂形状的零件时，在具有小半径或复杂轮廓的区域中可能出现外观/结构问题。模制零件中的问题也可能由于不适当的坯件定位而产生，例如，在压缩模制过程中，或者在模制过程中由滞留空气产生。与金属材料相比，聚合物复合材料需要不同的修复方法来解决这些制造问题。事实上，聚合物复合材料中的制造缺陷可能无法以成本有效且及时的方式进行修复，并且经常被作为废弃物而丢弃。因此，需要开发用于聚合物复合材料结构制成品的有效修复方法。

发明内容

该部分对本公开进行总体介绍，并非全面披露其全部范围或全部特征。

在某些方面，本公开提供了修复模制聚合物复合材料结构中的制造缺陷的方法。该方法可以包括在模制聚合物复合材料结构的第一波形表面上提供加热元件，该模制聚合物复合材料结构包括一个或多个缺陷。加热元件限定与第一波形表面的至少一部分互补的第二波形表面。加热元件还包括含有织物和热固性聚合物的导电层。该方法还包括用加热元件加热第一波形表面的一部分。加热元件在第二波形表面上具有基本一致的温度并修复一个或多个缺陷。

一方面，该方法还包括在提供加热元件之前，将聚合物补片设置在模制聚合物复合材料结构的第一波形表面上的缺陷上方，使得通过加热可以使聚合物补片材料填充一个或多个缺陷。

另一方面，模制聚合物复合材料结构包括热塑性聚合物和增强材料，聚合物补片是也包括热塑性聚合物和增强材料的聚合物复合材料。

另一方面，聚合物补片包括聚合物复合材料，所述聚合物复合材料具有与聚合物复合材料结构相同的聚合物基体，和任选与聚合物复合材料结构相同的增强材料。

另一方面，用加热元件加热聚合物补片的最高温度小于或等于聚合物复合材料结构熔点以上约50℃。

另一方面，聚合物补片和模制聚合物复合材料结构各自包括单独选自以下的热塑性聚合物：聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚氨酯、聚(丙烯酸)、聚(丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚苯并咪唑、聚乳酸、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚乙烯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯及其共聚物和组合，模制聚合物复合材料结构还包括选自碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳族聚酰胺纤维、硼纤维、陶瓷纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、大麻纤维及其组合的增强材料。

一方面，第二波形表面上的温度变化小于或等于约15℃。

一方面，第二波形表面具有对应于第一波形表面的纹理的纹理表面。